重点实验：打点计时器和纸带的处理

1打点计时器和纸带的处理1、由纸带判断物体做匀变速直线运动的方法：如图1所示，A、B、C、D、E为时间间隔相等的各计数点，s1、s2、s3、s4为相邻计数点间的距离，若△s＝s2－s1＝s3－s2＝……＝c(常数)，即若连续相等的时间间隔内的位移差是恒量，则与纸带相连的物体的运动是匀变速直线运动。2、由纸带求物体加速度的方法：根据s4－s1＝s５－s2＝s６－s3＝3aT2（T为相邻两计数点间的时间间隔），求出a1，a2，a3，再计算出其平均值即为物体运动的加速度。在学习纸带处理方法时，要灵活理解题目在信息呈现方式上的差异，再运用最基本的原理进行求解。下面举几例变化的情况.一．位移给出形式的变化例1．在“研究匀变速直线运动”的实验中，小车拖着纸带运动，打点计时器每隔0.02s打一个点，打出的纸带如图2，选出A、B、C、D、E共5个计数点，每相邻两点间还有四个实验点（图中未画出），以A点为起点量出的到各点的位移已标在图上。由此可求得小车运动的加速度a=m/s2，打下A点时小车运动的速度为vA=m/s。二．时间间隔给出形式的变化例2．在“研究匀变速直线运动”的实验中，小车拖着纸带运动，打点计时器每隔0.02s打一个点，打出的纸带如图3，选出A、B、C、D、E共5个计数点，每相邻两点间还有四个实验点（图中未画出），以A点为起点量出的到各点的位移已标在图上。由此可求得小车运动的加速度a=m/s2，打下A点时小车运动的速度为v=m/s。三．纸带数据呈现方式的变化例3．做匀加速直线运动的小车，牵引一条纸带，通过打点计时器交流电源的频率是50Hz，由纸带上打出的某一点开始，每5个点剪下一段纸带，按如图4所示，使每一条纸带下端与x轴重合，左边与y轴平行，将纸带贴在直角坐标系中，求：（1）在第一个0.1s内中间时刻的速度是m/s。（2）运动物体的加速度是m/s2。1.603.405.407.60EABCD图2单位：cm1.603.40EABCD图3单位：cmEABCDs1s2s3s4图1xy/cm012345622.530.537.545.552.560.0图42四．运动情景呈现方式的变化例4．两木块自左向右运动，现用高速摄影机在同一底片上多次曝光，记录下木块每次曝光时的位置，如图5所示。连续两次曝光的时间间隔是相等的。由图可知（）A．在时刻t2以及时刻t5两木块速度相同B．在时刻t3两木块速度相同C．在时刻t3以及时刻t4之间某瞬间两木块速度相同D．在时刻t4以及时刻t5之间某瞬间两木块速度相同五．纸带处理方法的拓展应用例5．如图所示，一块涂有碳黑的玻璃板，质量为2kg，在拉力F的作用下，由静止开始竖直向上做匀变速运动。一个装有水平振针的振动频率为5Hz的固定电动音叉在玻璃板上画出了如图所示曲线，量得OA=1cm，OB=4cm，OC=9cm。求外力的大小。（g=10m/s2）练习。1.在一次测定平均速度的实验中，用打点计时器得到的一条纸带如下图所示，0、1、2、3……是选用的计数点，每相邻的计数点间还有3个打出的点没有在图上标出.图中还画出了某次实验将米尺靠在纸带上进行测量的情况，读出图中所给的测量点的读数分别是___、____、____和____.则在打第1点到打第3点的时间内，物体的平均速度是_____m/s（取三位有效数字）FOABCt1t2t3t4t5t6t7t1t2t3t4t5t6t7图532．某同学用如图所示的装置测定重力加速度，（1）电火花计时器的工作电压为______，频率为________。（2）打出的纸带如图所示，实验时纸带的______端应和重物相连接。（选填“甲”或“乙”）（3）由纸带所示数据可算出实验时的加速度为m/s2。（4）当地的重力加速度数值为9.8m/s2，请列出测量值与当地重力加速度的值有差异的一个原因：。3．如图是某同学测量匀变速直线运动的加速度时，从若干纸带中选中的一条纸带的一部分，相邻两个计数点之间还有4个点没有画出来，则相邻两个计数点的时间间隔是T=______________，图上注明了他对各计数点间距离的测量结果。（电源频率为50HZ,所有计算结果保留两位小数）（1）为了验证小车的运动是匀变速运动，请进行下列计算，填入表内(单位：cm)S2-S1S3-S2S4-S3S5-S4S6-S5平均值s1.601.551.621.531.611.58由此可以得出结论：在_____________________________范围内，相等时间内相邻的位移之差相等，所以小车的运动是_______________________。（2)利用S2和S1，求加速度的公式为a=______________，加速度大小为______________m/s2.（3）利用逐差法，根据an-3=233TSSnn,可求出a1=2143TSS=_________m/s2,a2=2253TSS=_________m/s2,a3=2363TSS=__________m/s2所以加速度的平均值，a=3321aaa=_________m/s2（4）求A点的瞬时速度公式为VA=______________，速度大小为______________m/s4.某同学在测定匀变速直线运动的加速度时，得到了在不同拉力下的A、B、C、D……等几4条较为理想的纸带，并在纸带上每5个点取一个计数点，即相邻两计数点间的时间间隔为0.1s，将每条纸带上的计数点都记为0、1、2、3、4、5……，如图所示甲、乙、丙三段纸带，分别是从三条不同纸带上撕下的.○1在甲、乙、丙三段纸带中，属于纸带A的是○2打A纸带时，物体的加速度大小是m/s25．某学生用打点计时器研究小车的匀变速直线运动。他将打点计时器接到频率为50Hz的交流电源上，实验时得到一条纸带。他在纸带上便于测量的地方选取第一个计时点，在这点下标明A，第六个点下标明B，第十一个点下标明C，第十六个点下标明D，第二十一个点下标明E。测量时发现B点已模糊不清，于是他测得AC长为14.56cm，CD长为11.15cm，DE长为13.73cm，则打C点时小车的瞬时速度大小为________m／s，小车运动的加速度大小为___________m／s2，AB的距离应为____________cm。（保留三位有效数字）6．研究匀变速直线运动的实验中，如图示为一次记录小车运动情况的纸带，图中A、B、C、D、E、F、G为相邻的计数点，相邻计数点的时间间隔T=0.1S，AB、AC的位移大小分别为S1=1.30cm，S2=3.10cm，利用AB和AC段求加速度的公式为a=______________，加速度大小为______________m/s2.（结果保留两位小数）7．小车拖着穿过打点计时器的纸带做匀变速运动.如图2是经打点计时器打出纸带的一段，打点顺序是A、B、C、D、E，已知交流电频率为50Hz，纸带上每相邻两个计数点间还有一个点.则小车运动的加速度大小是m/s2，小车是做运动（填“匀速”、“匀加速”或“匀减速”）.D点的速度是m/s.（结果保留3位有效数字）.........ABCDE(单位:cm)10.2619.8728.8237.15图23.00cm6.11cmA0129.43cm甲4512.31cm乙4516.32cm丙4558．某同学在“测匀变速直线运动的加速度”的实验中，用打点计时器记录了被小车拖动的纸带的运动情况，在纸带上确定出A、B、C、D、E、F、G共7个计数点，其相邻点间的距离如图所示，每两个相邻的计数点之间的时间间隔为0.10s.试根据纸带上各个计数点间的距离，计算出打下B、C、D、E、F五个点时小车的瞬时速度，并将各个速度值填入下式(要求保留三位有效数字)vB＝m/s,vC＝ｍ/s,vＤ＝m/s，vＥ＝m/s,vＦ＝m/s.9.做匀变速直线运动的小车，牵引一条纸带通过打点计时器，交流电源的频率是50HZ，由纸带上打出的某一点开始，每5点剪下一段纸带，按如图所示，每一条纸带下端与x轴相重合，在左边与y轴平行，将纸带粘在坐标系中，求：(1)第一个0.1s内中间时刻是＿＿＿＿＿m/s，第一个0.1s末速度是＿＿＿＿＿m/s.(2)第一个0.1s的初速度是＿＿＿＿＿m/s,所剪的这0.6s内的平均速度是＿＿＿＿m/s(3)物体运动的加速度是＿＿＿＿＿m/s2.600.130.5t22.53037.54552.500.20.60.4y/m40.3